Представители СКФУ описали, как на микроуровне соли кадмия – одного из самых распространенных тяжелых металлов в мире – разрушительно воздействуют на организм. Была предложена методика, позволившая оценить пагубные изменения структуры и жесткости эритроцитов, которые могут привести к гипоксии, способствуют онкологии и другим проблемам со здоровьем.
Андрей Нагдалян
Как отмечают в СКФУ, сегодня внимание ученых по всему миру неслучайно приковано к токсичному влиянию солей кадмия на организм. Он является одним из самых распространённых токсичных металлов антропотехногенного происхождения: может содержаться в воде, почве и, соответственно, еде. О вреде кадмия известно давно, но ученые вуза смогли описать его влияние на эритроциты на микроуровне. Для этого были использованы передовые методы атомно-силовой микроскопии. С помощью самых современных отечественных микроскопов нового поколения исследовались эритроциты белых крыс. Им вводился хлорид кадмия в разных концентрациях (1, 10, 100 и 1000 мкг / л).
- Атомно-силовая микроскопия, в отличие от традиционной, позволила нам сделать скан поверхности поврежденной клетки, оценить топологию этой поверхности и определить ее шероховатость, - пояснил участник проекта, доцент кафедры пищевых технологий и инжиниринга СКФУ Андрей Нагдалян. – Мы установили, какие точно изменения происходят с формой и структурой клетки. В норме эритроциты – это двояковогнутый диск. Благодаря современной микроскопии мы увидели, что кадмий при высокой концентрации прилипает к клеткам и вытягивает их в двояковыгнутый диск. Наблюдаются также локальные разрушения на микро- и наноуровне. Такое изменение формы приводит к тому, что эритроциты перестают выполнять свою главную функцию – транспортировать кислород и углекислый газ.
Если повреждено много эритроцитов, то человек будет страдать от гипоксии, а при длительном кислородном голодании может возникнуть ряд опасных патологических изменений в работе мозга и нервной системы. Могут наблюдаться панические атаки и другие негативные последствия. В период пандемии такое состояние особенно опасно. Вирус Covid-19, как известно, поражает наши легкие. Отмечается низкая сатурация кислорода. Если и эритроциты из-за повреждений не смогут транспортировать кислород, организм больного подвергнется еще большей опасности.
Исследования ученых СКФУ показали, что при токсичном воздействии кадмия на эритроциты происходят и другие изменения.
- Атомно-силовой микроскоп нового поколения позволил нам наноиголкой (зондом) изучить силовые характеристики исследуемых клеток. Это было достигнуто методом измерения изгиба зонда при взаимодействии с мембраной эритроцитов. По полученным силовым кривым были рассчитаны коэффициент жесткости и модуль упругости клеток, - рассказал участник проекта Андрей Нагдалян. - Сделав это, мы поняли, что клетки не только меняют свою форму и утрачивают способность транспортировать кислород, но и становятся очень жесткими. Это может привести к повреждениям сосудов на микроуровне.
В целом можно сказать, что соли кадмия приводят к оксидативному стрессу, отмечают ученые. Исследование ведется силами представителей Института живых систем СКФУ: Натальи Оботуровой, Романа Будкевича и Андрея Нагдаляна. В проекте также участвует выпускник СКФУ, а ныне представитель израильской инновационной компании биотехнологического профиля “FreezeM” Inc. Егор Демченков.
Результаты работы ученых представлены в научной статье, опубликованной в журнале «Ecotoxicology and Environmental Safety», (volume 208, 15 January 2021). Прочитать материал можно, перейдя по ссылке https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0147651320315207
Информация и фото предоставлены Управлением по информации и связям с общественностью СКФУ
